A4988_中文资料

一、特色和优点

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.低输出阻抗RDS（ON）

自动检测/选择电流衰减模式混合和慢电流衰减模式同步整流，实现低功耗内部UVLO交叉电流保护3.3和5V兼容逻辑电源热关断电路短路保护负载短路保护五种可选步进模式：全步，1/2,1/4,1/8和1/16

二、封装

28触点QFN封装，外部导热垫5mm×5mm×0.90mm（ET封装）。1三、描述

A4988是一款完整的微步电机驱动器，内置转换器，操作简便。它设计用于以全步，半步，四分之一，八分之一和十六分之一步模式操作双极步进电机，输出驱动能力高达35V和±2A电流。A4988包括一个固定的关断时间电流调节器，能够在慢速或混合衰减模式下工作。翻译是轻松实现A4988的关键。只需在STEP引脚上输入一个脉冲就可以驱动电机一个微步。不需要相序表，高频控制线或复杂的编程接口。A4988非常适合复杂微处理器不可用或负担过重的应用。在步进操作期间，A4988中的斩波控制器自动选择当前衰减模式，慢速或混合。在混合衰减模式中，设备最初设置为固定关闭时间的一部分的快速衰减，然后设置为关闭时间的剩余部分的缓慢衰减。混合衰减电流控制可降低可听到的电机噪声，提高步进精度并降低功耗。四、典型应用图

微控制器或控制器逻辑五、说明（续）

提供内部同步整流控制电路以改善PWM操作期间的功率耗散。内部电路保护包括：具有迟滞的热关断，欠压锁定（UVLO）和交叉电流保护。不需要特殊的上电排序。A4988采用表面贴装QFN封装（ES），5mm×5mm，标称整体封装高度为0.90mm，外露焊盘可增强散热性能。它不含铅（后缀-T），带有100％雾锡电镀引线框架。六、选择指南

零件号A4988SETTR-T封装28触点QFN，带有外露导热垫填料每7英寸1500件。卷轴2七、极限参数

特性负载电源电压输出电流逻辑输入电压逻辑电源电压VBBxtoOUTx感应电压参考电压工作环境温度最大连接点储存温度VSENSEVREFTATJ(max)Tstg

范围S.符号VBBIOUTVINVDD

备注参数35±2–0.3to5.5–0.3to5.5350.55.5–20to85150–55to150单位VAVVVVV℃℃℃八、功能框图

3九、电气特性1

在TA=25°C，VBB=35V（除非另有说明）特点输出驱动器负载电源电压范围逻辑电源电压范围输出电阻体二极管正向电压电机电源电流逻辑电源电流控制逻辑逻辑输入电压逻辑输入电流VIN(1)VIN(0)IIN(1)IIN(0)RMS1

微步选择逻辑输入迟滞空白时间固定关闭时间参考输入电压范围参考输入电流当前跳闸级错误3交叉死区时间保护过流保护阈值热关断温度热关断滞后VDD欠压锁定VDD欠压滞后1

符号VBBVDDRDSONVFIBBIDD

测试条件操作操作源驱动，IOUT=-1.5A接收器驱动，IOUT=1.5A源二极管，IF=-1.5A接收二极管，IF=1.5AfPWM<50kHz操作，输出禁用fPWM<50kHz输出关闭最小值83.0————————VDDX0.7—典型值2

——320320————————<1.0<1.0100501001113030—0———475—165152.890最大值355.54304301.21.24285—VDDX0.32020———191.3403743±15±5±5800———2.9—单位VVmΩmΩVVmAmAmAmAVVμAμAkΩkΩkΩ%μsμsμsVμA%%%nsA℃℃VmVVIN=VDDX0.7VIN=VDDX0.3MS1引脚MS2引脚MS3引脚Asa%ofVDDOSC=VDDorGNDROSC=25kΩ-20-20———50.720230-3RMS2RMS3VHYS(IN)tBLANKtOFFVREFIREF

VREF=2V,%ITripMAX=38.27%errItDTIOCPSTTTSDTTSDHYSVDDUVLOVDDUVLOHYS

VDD上升VREF=2V,%ITripMAX=70.71%VREF=2V,%ITripMAX=100.00%———1002.1——2.7—对于输入和输出电流规范，负电流定义为从（输出）指定的器件引脚输出。2典型数据仅用于初始设计估VERR=[(VREF/8)–VSENSE]/(VREF/8).算，并假设最佳制造和应用条件。在指定的最大和最小限制范围内，各个单位的性能可能会有所不同。3

4十、热特性

特性封装热阻符号RθJA

测试条件*四层PCB，基于JEDEC标准值32单位ºC/W*Allegro网站上提供的其他热量信息。功耗与环境温度的关系温度，TA（ºC）图1.逻辑接口时序图持续时间STEP最小，高脉冲宽度STEP最小，低脉冲宽度设置时间，输入更改为STEP保持时间，输入更改为STEP符号tAtBtCtD

5典型值11200200单位μsμsμsμs表1.微步进分辨率真值表MS1LHLHHMS2LLHHHMS3LLLLH微步分辨率全步半步四分之一步八分之一步十六分之一步激励模式2相1-2相W1-2相2W1-2相4W1-2相十一、功能说明1.设备操作

A4988是一款完整的微步电机驱动器，内置转换器，操作简单，控制线最少。它设计用于以全步，半步，四分之一，八分之一和十六分之一步模式操作双极步进电机。两个输出全桥和所有N沟道DMOSFET中的每一个的电流都通过固定的关断时间PWM（脉冲宽度调制）控制电路进行调节。在每个步骤中，每个全桥的电流由其外部电流检测电阻（RS1和RS2）的值，参考电压（VREF）和DAC的输出电压设置。（反过来由翻译器的输出控制）。在上电或复位时，转换器将DAC和相电流极性设置为初始Home状态（如图8至图12所示），并将电流调节器设置为两相的混合衰减模式。当STEP输入发生步进指令信号时，转换器自动将DAC排序到下一级和当前极性。（有关电流水平序列，请参见表2.）微步分辨率由MSx输入的组合效果设置，如表1所示。步进时，如果DAC的新输出电平低于其先前的输出电平，则有源全桥的衰减模式将设置为混合。如果DAC的新输出电平高于或等于其先前的电平，则有源全桥的衰减模式将设置为慢速。这种自动电流衰减选择通过减少电机反电动势引起的电流波形失真，提高了微步进性能。2.微步选择（MSx）

微步分辨率由逻辑输入MSx上的电压设置，如表1所示.MS1和MS3引脚具有100kΩ下拉电阻，MS2引脚具有50kΩ下拉电阻。更改步进模式时，更改在下一个STEP上升沿之前不会生效。如果在没有转换器复位的情况下更改步进模式，并且必须保持绝对位置，则必须在两个步进模式共用的步进位置处更改步进模式，以避免丢失步骤。当器件掉电或由于TSD或过电流事件而复位时，转换器将设置为原位，默认情况下，所有步进模式都是如此。3.混合衰变操作

根据ROSC配置和步骤顺序，桥接器在混合衰减模式，上电和复位以及正常运行期间运行，如图8至图12所示。在混合衰减期间，当达到跳闸点时，A4988最初进入快速衰减模式，关闭时间为31.25％，tOFF。之后，在tOFF的剩余时间内切换到慢速衰减模式。下一页将6显示此功能的时序图。通常，只有当绕组中的电流从较高值变为较低值（如由转换器的状态确定）时，才需要混合衰减。对于大多数负载，自动选择的混合衰减很方便，因为它可以在电流上升时最大限度地减少纹波，并防止在电流下降时错过步进。对于需要以非常低的速度进行微步进的一些应用，绕组中缺少反电动势会导致电流在负载中快速增加，从而导致错过步骤。如图2所示。通过将ROSC引脚拉至地，对于上升和下降电流，混合衰减设置为100％的有效时间，并防止错过步骤，如图3所示。如果这不是问题，建议使用自动选择的混合衰减，因为它会产生减少的纹波电流。有关详细信息，请参阅固定关闭时间部分。4.低电流微步进

适用于最小导通时间阻止输出电流在低电流阶段调节到编程电流水平的应用。为了防止这种情况，可以将器件设置为在电流波形的上升和下降部分以混合衰减模式工作。通过将ROSC引脚短接到地来实现此功能。在此状态下，关断时间在内部设置为30μs。5.复位输入

RESET输入将转换器设置为预定义的Home状态（如图8至图12所示），并关闭所有FET输出。在RESET输入设置为高电平之前，将忽略所有STEP输入。6.步进输入（STEP）

STEP输入从低到高的转换对转换器进行排序，并使电机前进一个增量。转换器控制DAC的输入和每个绕组中的电流方向。增量的大小由MSx输入的组合状态决定。图2.低速微步进中的错过步骤7图3.使用自动选择的混合步进进行连续步进（ROSC引脚接地）7.方向输入（DIR）

这决定了电动机的旋转方向。在下一个STEP上升沿之前，对该输入的更改不会生效。8.内部PWM电流控制

每个全桥由固定的关断时间PWM电流控制电路控制，该电路将负载电流限制在期望值ITRIP。最初，启用一对对角的源和漏FET输出，电流流过电机绕组和电流检测电阻RSx。当RSx两端的电压等于DAC输出电压时，电流检测比较器会复位PWM锁存器。锁存器然后关闭适当的源驱动器并启动固定的关闭时间衰减模式。通过选择RSx和VREF引脚的电压来设置限流的最大值。跨导函数近似于电流限制的最大值ITripMAX（A），其设置为ITripMAX=VREF/(8XRS)其中RS是检测电阻（Ω）的电阻，VREF是REF引脚（V）上的输入电压。DAC输出以精确的步长将VREF输出降低到电流检测比较器。这样Itrip=(%ITripMAX/100)×ITripMAX（每个步骤的％ITripMAX参见表2）至关重要的是，不要超过SENSE1和SENSE2引脚的最大额定值（0.5V）。9.固定关闭时间

内部PWM电流控制电路使用单触发电路来控制DMOSFET保持关闭的持续时间。关闭时间tOFF由ROSC终端确定。ROSC终端有三种设置：1.ROSC连接到VDD-关断时间内部设置为30μs，衰减模式是自动混合衰减，除非8在全步中衰减模式设置为慢衰减。2.ROSC直接连接到接地时间内部设置为30μs，电流衰减设置为增加和减少电流的混合衰减，除了在衰减模式设置为慢衰减的全步骤。（参见低电流微步进部分。）3.ROSC通过电阻器接地-关断时间由以下公式确定，衰减模式为所有步进模式的自动混合衰减。tOFF≈ROSC/825其中tOFF以μs为单位。10.消隐

当内部电流控制电路切换输出时，此功能会消隐电流检测比较器的输出。比较器输出被消隐，以防止由于钳位二极管的反向恢复电流引起的错误过流检测，以及与负载电容相关的开关瞬变。空白时间tBLANK（μs）近似为tBLANK≈1μs11.短路负载和短路接地保护

如果电机引线短路在一起，或者其中一根引线短路接地，则驱动器会通过检测过流事件并禁用短路的驱动器来保护自身，从而保护设备免受损坏。在接地短路的情况下，器件将保持禁用（锁存），直到SLEEP输入变为高电平或VDD电源被移除为止。短路接地过流事件如图4所示。当两个输出短接在一起时，电流路径通过检测电阻。在消隐时间（≈1μs）到期后，由于存在过电流情况，检测电阻器电压超过其跳闸值。这导致驱动器进入固定的关闭时间周期。在固定的关闭时间到期后，驱动程序再次打开并重复该过程。在这种情况下，驱动器完全受到过流保护的保护，但短路是重复的，周期等于驱动器的固定关断时间。这种情况如图5所示。在短路负载事件期间，由于混合衰减特征实现的方向改变，如图3所示，观察正和负电流尖峰是正常的。如图6所示。在这两种情况下，过流电路都在保护驱动器并防止损坏器件。12.电荷泵（CP1和CP2）

电荷泵用于产生大于VBB的栅极电源，用于驱动源极侧FET栅极。CP1和CP2之间应连接一个0.1μF陶瓷电容。此外，VCP和VBB之间需要一个0.1μF陶瓷电容，作为操作高端FET栅极的储存器。根据EIA（电子工业联盟）规范，电容值应为2级电介质±15％最大值或公差R.13.VREG（VREG）

该内部产生的电压用于操作吸收侧FET输出。VREG引脚必须通过0.22μF陶瓷电容去耦至地。VREG由内部监控。在出现故障的情况下，A4988的FET输出被禁用。根据EIA（电子工业联盟）规范，电容值应为2级电介质±15％最大值或公差R.914.启用输入（ENABLE）

该输入打开或关闭所有FET输出。设置为逻辑高电平时，输出禁用。设置为逻辑低电平时，内部控制根据需要启用输出。转换器输入STEP，DIR和MSx以及内部排序逻辑，所有这些都保持活动状态，与ENABLE输入状态无关。15.关掉

如果发生故障，温度过高（过量TJ）或欠压（VCP上），A4988的FET输出将被禁用，直到故障状态消除为止。上电时，UVLO（欠压锁定）电路禁用FET输出，并将转换器复位为Home状态。16.睡眠模式（SLEEP）

为了最大限度地降低电机不使用时的功耗，该输入禁用了大部分内部电路，包括输出FET，电流调节器和电荷泵。SLEEP引脚上的逻辑低电平使A4988进入休眠模式。逻辑高电平允许正常操作以及启动（此时A4988将电机驱动至Home微步位置）。当从休眠模式出现时，为了使电荷泵稳定，在发出步进命令之前提供1ms的延迟。17.混合衰变操作

根据步骤顺序，桥接器以混合衰减模式运行，如图8至图12所示。当达到跳闸点时，A4988最初进入快速衰减模式，关闭时间为31.25％，tOFF。之后，它会在tOFF的剩余时间内切换到SlowDecay模式。该功能的时序图如图7所示。18.同步整流

当PWM关闭周期由内部固定关闭时间周期触发时，负载电流根据控制逻辑选择的衰减模式进行再循环。这种同步整流功能在电流衰减期间接通适当的FET，并通过低FETRDS（ON）有效地短接体二极管。这显着降低了功耗，并且可以在许多应用中消除对外部肖特基二极管的需求。当负载电流接近零（0A）时，同步整流关闭，防止负载电流反转。10图4.短路事件图5.慢衰减模式下的短路负载（OUTxA→OUTxB）11图6.混合衰减模式下的短路负载（OUTxA→OUTxB）12符号toffIPEAKtSDtFDIOUT

特性设备固定关闭时间最大输出电流缓慢的衰减间隔快速衰减间隔设备输出电流图7.当前衰减模式时序图十二、应用布局1.布局

印刷电路板应使用重型接地板。为获得最佳的电气和热性能，A4988必须直接焊接在电路板上。引脚6,7,18和19内部熔合，这提供了增强散热的路径。这些引脚应直接焊接到PCB上的暴露表面，该表面连接到热通孔，用于将热量传递到PCB的其他层。为了最大限度地减少接地反弹和偏移问题的影响，重要的是要有一个非常靠近器件的低阻抗单点接地，称为星形接地。通过在A4988正下方的焊盘和接地平面之间建立连接，该区域成为星形接地点的理想位置。低阻抗接地将防止在高电流操作期间接地反弹，并确保电源电压在输入端保持稳定。两个输入电容应并联放置，并尽可能靠近器件电源引脚。陶瓷电容（CIN1）应比大容量电容（CIN2）更靠近引脚。这是必要的，因为陶瓷电容器将负责提供高频电流分量。检测电阻RSx应具有非常低的阻抗接地路径，因为它们必须承载大电流，同时支持电流检测比较器的非常精确的电压测量。较长的接地走线会引起额外的电压降，从而不利地影响13比较器精确测量绕组中电流的能力。SENSEx引脚具有非常短的RSx电阻走线和非常厚的低阻抗走线，直接连接到器件下方的星形接地。如果可能，感应电路上应该没有其他组件。十三、引脚电路图

14图8.全步增量的衰减模式图9.半步增量的衰减模式图10.四分之一步增量的衰减模式15图11.第八步增量的衰减模式16图12.第十六步增量的衰减模式17表2.步骤排序设置步进角度为45º的家庭微步位置;DIR=H.18十四、引脚图

引脚说明名称CP1CP2VCPVREGMS1MS2MS3RESETROSCSLEEPVDDSTEPREFGNDDIROUT1BVBB1SENSE1OUT1AOUT2ASENSE2VBB2OUT2BENABLENCPAD标号4568910111213141516173，181921222324262728127，20，25—描述电荷泵电容器端子电荷泵电容器端子储能电容器端子稳压器去耦端子逻辑输入逻辑输入逻辑输入逻辑输入时间设定逻辑输入逻辑电源逻辑输入Gm参考电压输入地逻辑输入DMOS全桥1输出B.负载电源桥1的感应电阻端子DMOS全桥1输出A.DMOS全桥2输出A.桥2的感应电阻端子负载电源DMOS全桥2输出B.逻辑输入无连接裸露焊盘，增强散热效果**GND引脚必须通过连接到器件下方的PAD接地层连接在一起。19十五、ET封装，28引脚QFN，带有外露散热焊盘

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